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地铁隧道工程范文1
1工程案例
某地区地铁3号线位于繁华交通路段，向南北方向延伸。隧道上方为城市交通主干道，日常交通过往量比较大。区间全线长1026．54双线米，线间距为15m。由于受到两侧车站结构形式影响，增加了隧道结构坡度变化幅度。X站属于双层暗挖结构，为3号线与4号线的换乘站，3号线位于下方。Y站属于明挖结构，埋深比较浅。线路走势为东高西低，单向坡，两端高度差为11．5m。从X站到Y站方向隧道属于上坡结构，最大坡度为25‰，施工难度比较大。区间隧道起始里程为ZM15+404．65，终止里程为ZM15+538，施工竖井和横通道中心里程为ZM15+865，利用横通道开挖左右线。在区间ZM15+495处设置强电电缆通道，在ZM16+195处设置联络通道，并分别与左右线相连。由于该区间围岩类别为Ⅰ－Ⅱ类，为砂砾层和中粗砂。地形变化比较平坦，地面标高在45．56～48．52m之间，最大地面高差为4．85m，区间隧道顶板埋设位于16．8～9．3m，在开挖期间砂层稳定性比较差，因此在施工期间主要围绕台阶施工法、环形导坑预留核心土法、CRD施工法进行分析。但是由于以上施工工艺均不满足工程要求，因此经过建设单位、监理单位、设计单位和施工单位的共同讨论，决定采用浅埋暗挖技术，并且在部分施工环节联合台阶施工法、环形导坑预留核心土法、CRD施工法。
2地铁隧道施工方案对比
2．1台阶施工法
台阶法在隧道工程建设中应用比较广泛，该项施工方法主要是将断面划分为上半断面和下半断面，并对以上断面分别实行开挖施工。在施工期间台阶长度会不断调整，有效应用到各类地层当中。
2．2环形导坑预留核心土法
该种施工方法主要是将隧道断面划分为上部核心土、环形拱部和下部台阶，并实行分别开挖施工。按照断面面积大小可以将环形拱部划分为若干块进行交替开挖施工。在隧道工程建设当中，采用该项技术具有较多优势:由于上部分留有核心土，可以有效支挡开挖面，还可以快速对拱部进行初期支护，所以开挖工作面具有较高的稳定性;核心土开挖和下部开挖都基于拱部初期支护保护下进行，所以具有较高的安全性，提升施工效率。
2．3CRD施工法
该种施工方法主要是对隧道大断面开展分块开挖和分部开挖施工，首先将隧道一侧进行开挖，之后做好封闭初期支护和临时支撑，再开挖隧道另一侧，并且做好封闭临时支撑和初期支护，这样可以和隧道初期支护和临时支撑形成网状封闭稳定支护技术。相比于CRD施工方法，在隧道工程施工建设期间采用CD施工方法，不需要在隧道断面上部和隧道下部分间建立临时封闭仰拱支撑。在对该隧道工程施工技术条件以及施工要求进行综合考虑后，在该工程开挖施工过程中需要使用CRD施工法、台阶预留核心土法、中导洞联合CRD施工法和台阶施工法。在隧道开挖施工期间需要使用注浆小导管超前支护技术、径向锚管支护技术和大管棚支护技术等多种辅助锚同支护施工措施。
3浅埋暗挖施工技术的应用分析
3．1隧道开挖
(1)地质超前预报。在隧道开挖期间使用人工铲掏孔进行地质超前预报，将孔深控制在6m以上。随着开挖进度不断加深，需要做好地质探孔工作。(2)循环开挖进尺。在循环开挖进尺期间需要全面分析和考虑初期支护格栅钢架间距。在分析工程建设要求和外部环境条件之后，若施工开挖需要在特殊路段或者雨水天气下进行，则可以按照一榀格栅钢架间距实行开挖施工，对于地面荷载较小或人行道下路段施工来说，则需要应用两榀格栅钢架间距进行开挖施工。
3．2隧道支护
(1)超前支护技术。隧道工程超前支护主要包括大管棚和小导管，所以在开挖施工之前需要做好超前支护工作，并且严格控制钻孔外插角度。(2)临时支护技术。临时支护主要为型钢支护技术，主要是对台阶法的临时仰拱进行支护。在临时支护期间需要有效控制格栅钢架连接点，确保不同开挖作业面可以建立临时闭合受力体系。(3)初期支护技术。该项支护部位主要包括喷射早强混凝土、格栅钢架、注浆锚管、钢筋网片和锁脚锚管，主要通过连接筋、锁脚锚和注浆锚实现格栅钢架定位。
3．3衬砌防水施工
(1)基面处理。在处理基面期间，需要对锚管尾部和外漏钢筋问题进行处理，确保基面平整程度。(2)敷设和固定防水卷材。在铺设防水卷材期间必须确保平整性，使用射钉做好紧固处理。需要将防水垫圈设置在射钉位置，防止射钉位置出现漏水情况，导致防水卷材脱落。在仰拱防水施工期间要求施工人员直接铺设防水卷材。对于边顶拱防水来说，需要采用台车人工铺设方式。完成防水卷材铺设之后，钢筋绑扎施工之前，需要将细石混凝土保护层铺设在仰拱轨面线以下位置，与此同时，还需要将临时性移动保护板设置在边墙位置，避免损坏防水卷材。
3．4二次衬砌混凝土浇筑
(1)分块长度。按照工程实际情况需要将分块长度控制在9m左右。采用钢模台车浇筑方式浇筑单线A型断面和B型断面边顶拱混凝土，对于单线C型断面、D型断面、双连拱大断面以及堵头墙断面隧道，则需要采用定型小钢模浇筑施工方式。区间右线隧道主要包括100块浇筑，左线隧道主要包括90块浇筑。(2)边顶拱和仰拱分界线位置。对于上述区域的分界线位置来说，应当优先考虑低位设置，缩短仰拱边墙混凝土浇筑施工时间。在仰拱弧形段施工期间可能会出现气泡，为解决此问题，需要在仰拱轨面线30cm以下采用定型翻转模板施工。在模板拆除之后需要立即进行抹面处理。(3)振捣器、下料口位置设置。顶拱需要使用钢模台车开展浇筑施工，确保所有混凝土浇筑长度均为12m，面板厚度为8mm。为了加强浇筑施工质量，还需要使用振捣器联合施工。在设计边顶拱模板时，需要全面分析排气孔下料孔以及观察孔的位置设置问题，为了便于施工，可以使用一孔多用方式。在对附着式振捣器进行设置时，需要分析该设备的开启顺序和时间以及关闭顺序和时间。在此次工程建设过程中，考虑到工程实际情况，选用下山法浇筑混凝土。在使用下山法浇筑混凝土时，需要将钢模台车靠近堵头端位置，并且设置PVC排气管，用铁丝进行固定，确保仓面顶拱位置混凝土浇筑施工的密实效果。两边墙混凝土浇筑应当从钢模台车窗口入仓，有效控制两侧对称下料高度差。在进行拱顶位置混凝土浇筑施工期间，可以采用冲天管入仓，沿着洞线方向依次由低到高换管，确保拱部混凝土充填密实效果。
3．5安全控制要点
第一，在隧道工程开工之前需要做好深基坑调查工作，明确基坑开挖与周边建筑物之间的距离，制定出适宜的基坑开挖方案。在开挖之后需要及时进行基础结构施工，在施工期间，相关管理人员需要监督工程质量，及时制止不安全行为。第二，在安装和拆除模板时，相关人员必须按照模板施工规范要求进行。在模板和支撑系统安装期间，需要做好临时防护固定措施，防止模板在受力之后出现变形或者沉降问题。
地铁隧道工程范文2
关键词：地铁隧道、施工方法、技术措施
中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：
地铁隧道施工是一项地下建筑施工工程。其最基础的施工要求就是要确保地上行人、周围岩土、水质、建筑物等的安全和交通道路的正常通行及城市环境的不被污染。所以选择科学高效的施工方法，并结合工程实际做好技术措施控制十分重要。
一、地铁隧道工程施工方法
目前，我国地铁隧道常用的施工方法主要有三种：明挖法、盖挖法和暗挖法。其中盖挖法又有盖挖顺作法、盖挖逆作法和盖挖半逆作法之分。暗挖法有钻爆法、盾构法、掘进机法、矿山法、顶管法和新奥法等。不同的施工方法均有各自的优缺点和施工适用范围，具体选用何种施工法要结合工程实际，分析不同方法施工特点来综合确定。
1.明挖法。明挖法是一种深基坑施工技术，是指直接敞口开挖基坑同时做好围护结构，在基坑内完成车站主体结构施工，最后再回填土方和恢复路面交通。该施工方法造价低、工期短、技术简单、安全可靠，常用于地形开阔、周围建筑少、交通允许中断等施工条件较好的地区。通常浅埋地铁车站和地铁区间隧道在场地条件允许的情况下，宜采用明挖法。而明挖法不足的地方就在于：需要改移降水和管线，且施工对周边环境和道路交通影响较大。因此施工选择要慎重，在无人、无交通、管线较少的场地，此法是首选。
2.盖挖法。盖挖法是指先施作基坑围护结构和架设临时路面，后在临时路面下方开挖土方，进行车站主体结构施工，最后再回填覆土及恢复路面。其中依据开挖和回填土方顺序的不同可具体分为顺作法、逆作法和半逆作法。该施工方法对周边环境和交通影响较小，通常适用于车站位于路中、且允许短时封道、并对城市环境保护要求较高的区域。不足之处在于：场地空间狭小、出土不利、大型机械施工不便且工程造价较高（比明挖法高20%左右）工期也较长。由此可见，对于那些埋深较浅、施工空间狭窄及地面交通不允许长期占道的情况下采用盖挖法要比明挖法得体。
3.暗挖法。暗挖法如同地下采矿一样，是指不挖开地面，全部在地下进行挖土和修筑衬砌结构的隧道施工方法。该法常用于地铁隧道穿越城市交通不允许中断地处，且不能采用明挖法或盖挖法时而用。它对不影响地面交通，也几乎不需要管线得改移，但与明挖或盖挖法相比，施工难度相对较大，工期较长，且造价也较高。然而对于那些经济较较发达的城市，地处繁华地段的区域隧道建设，交通中断片刻就会对经济带来一定负面影响，此时综合利弊只能采用暗挖法。又由于暗挖施工方法较多，具体选用何种方法要依实际而定，笔者总结实践经验发现矿山法和盾构法应用较广，可作为施工首选。
由上可知，不同的地铁隧道施工方法使用范围、及优缺点不尽相同。而城市地铁隧道工程的施工受城市道路交通、环境保护、水文地质、工程规模、施工机具、地面和地下障碍物、周围建筑物及工程造价等因素的影响。所以具体到工程实际，施工方法的选择应依据这些因素，并结合不同施工法的特点，进行全面的技术经济比较后再综合确定。通常城市地铁的兴建规模较大、距离较长，沿线遇到的情况多有不同，不同地段采用的施工方法也不尽相同。故实际中一条地铁隧道工程通常是多种施工方法的混合体。
二、地铁隧道工程施工技术措施
依据上述方法在确定了不同地段的施工方法并做好安全防护后，即可进入地铁隧道的施工阶段。由于地铁隧道工程是一项大规模的建设，各地段的施工情况不同，牵涉到的施工技术较多（诸如隧道超欠挖施工控制技术、保护隧道基底施工技术、喷射混凝土施工技术、突水突泥的预防及处理技术、隧道衬砌防渗漏抗裂技术、耐久性砼施工技术、隧道穿越断层破碎带施工技术等等），需要注意的控制措施也很多。而文章字数有限不能详细一一论述，那么笔者就结合自身经验积累，择其几点简要论述如下：
1隧道超欠挖施工技术措施
施工中控制超欠挖现象是确保地铁隧道质量的首要问题。超欠挖控制得当能够有效保证开挖轮廓的圆顺和平整，减轻应力集中，避免局部塌落，加快施工进度，同时还能为喷锚支护提供良好施工条件。常见的施工控制措施有：①重视控制测量的复合程序，加强施工控制测量，保证检验测量频率。②开挖轮廓线时要考虑施工误差，设计预留围岩变形和拱顶沉降等因素。在设计轮廓线外要适当加大尺寸，衬砌轮廓线按设计轮廓线径向加大5cm考虑。③因地质差引起隧道局部坍塌也是致使超欠挖的因素之一。所以在施工中要严格进行喷锚支护，及时保证支护稳定、质量可靠，并在软弱土体地段缩短循环进尺开挖。④运用科学的检测仪器，加强施工控制，减少超欠挖次数。如运用BJSD-2断面仪随时抽查超欠挖现象。若出现超欠挖现象要依据提供的实测断面图，详细分析原因所在，尽快采取措施解决。
2保护隧道基底的施工技术措施
隧道基地要具有足够的承载力，做好基地的防沉降工作至关重要。施工技术措施可按几点开展：保证基底底面无虚砟、积水及杂物等，控制基底完整无损，确保边墙底与基底顺接圆顺。确保基底开挖高程符合要求，保证每次开挖循环都用水准仪检测基底4到6点，并用激光自动断面仪测量周边轮廓断面，绘制断面图与设计断面核对。保证基底承载力符合要求，对土质基底采用动力触探、对石质基底采用现场目测鉴别法、由试验确定或设计给定击数标准等。仰拱混凝土或初期支护施工完毕后，用探地雷达对其检测，若发现随到基地有空洞等现象时，应及时采取基底注浆措施进行回填。
3喷射混凝土施工技术措施
喷射混凝土施工控制要从原料的养护入手，要将混凝土大堆料储放到储料棚内，避免露天堆放而使其淋雨或引起环境污染，及倒运材料时引起泥污染集料，而致使堵管或强度降低等现象的发生。施工中注意：喷射前先开风再送料，后开速凝剂阀门。确保混凝土搅拌程度以易粘结、回弹小、表面湿润光泽为标准。施工中应尽量运用新鲜的水泥（存放时间较长的水泥或将过期的水泥会严重影响喷射混凝土的凝结时间），并严禁随意增加速凝剂或防水剂掺量等。确保喷嘴与受喷面的距离、角度和喷射顺序适宜，通常是喷嘴与受喷坡面距离宜控制在1到1.2米内；喷嘴与受喷坡面垂直，有钢筋时角度放偏30°左右；喷射顺序应自下而上，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状移动喷射。另外要注意：施工完毕后喷射混凝土应由专人进行喷水养护，以减少水化热引起开裂现象。若发现裂纹应及时进行观察和监测，确定开裂是否会继续发展，并找出解决措施。通常对不再继续发展裂纹的处理办法是在其附近加设土钉或加喷一层混凝土，以策安全。
4突水突泥的预防及处理技术措施
地铁隧道施工在易涌水地段常以堵为主，可用帷幕注浆法来封闭围岩，防止地下水涌出。对断层破碎带可采用小导管注浆对隧道四周和掌子面岩土进行固结堵水，要注意注浆加固范围应在遵循设计要求的基础上，加强初期支护防拱部及掌子面的承载力。对水量不大且含泥量不高的地段，可用以排为主，或先排后堵的施工技术措施（主要采用超前地质钻孔进行排水降压，在涌水量减小后，采用施工期间的疏导方法）。对注浆盲区或注浆后岩面渗漏水的处理宜用小导管法补注浆。
总之，地铁隧道施工针对各地段不同的建设情况，应结合工程实际和影响因素，选择最适宜的施工方法，并做好安全防护和施工技术控制措施，对施工中常见的或突发的工程现象，综合分析找出原因所在及时的解决，才能从施工角度和技术角度全面确保地铁隧道工程建设的工期和质量。
参考文献
1常瑞杰;地铁车站施工工法的优化选择[J];都市快轨交通;2010年02期
2汪春生;新建地铁隧道下穿既有地铁施工技术[J];都市快轨交通;2010年01期
地铁隧道工程范文3
【关键词】 天津地铁 盾构推进 技术措施 环境保护
一、工程概况
小白楼～下瓦房区间隧道工程是天津市地铁1号线(新建段)工程中的重要组成部分。其地处天津市中心区域，且盾构基本在南京路、大沽南路等路段下推进，沿线经过的区域有小白楼商业区、河西区重要的商业中心以及天津市主要的办公区，其中区间隧道轴线上有百年历史的王仲山旧居(砖木结构)，两侧有中国建设银行、亚太大厦(在建)等主要建筑物，并在隧道上方布有众多口径大、压力高的市政公用管线，见图1。
小白楼～下瓦房区间隧道双线全长2087.699m，在DK16+400.000m处设左右线联络通道。隧道外径6.2m、内径5.5m，管片宽1.0m，通缝拼装。衬砌的设计强度为C50，整环管片分6块，由1块封顶块(F)、2块邻接块(L)、3块标准块(B)构成。纵、环向均采用M30弯螺栓连接；管片接缝防水采用弹性密封垫(三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶)。
二、工程地质情况
该区间隧道区域的土层主要为第四系全系统人工填土层(人工堆积Qml)、第I陆相层(河床～河漫滩相沉积层Q34al)、第I海相层(浅海相沉积层Q24m)、第Ⅱ陆相层(河床～河漫滩相沉积层Q14al)、第四系上更新统第Ⅲ陆相层(河床～河漫滩相沉积层Qc3al)、第Ⅱ海相层(滨海～潮汐带相沉积层Qd3mc)及第Ⅳ陆相层(河床～河漫滩相沉积层Qc3al)。
盾构主要穿越④、④3、⑤和⑥4等土层，土层的物理力学指标见表1。
表1 物理力学指标
三、盾构掘进机
德国海瑞克土压平衡铰接式盾构是目前国际上比较先进的盾构机械设备。盾构直径为6390mm，全长约48m，主体长8.47m，重约300t。盾构机共有32个千斤顶(分为16组)，行程为2.2m，单个千斤顶推力为1078kN，总推力为34511kN；14个铰接千斤顶，行程为150mm。盾构拼装机有6个自由度，可以全方位运动；螺旋机功率为110kW，直径为700mm，最大扭矩为190kNm。盾构还配备管片喂片机，可以放置3块管片。盾构机的总功率约为1000kW。由于盾构增加了铰接部分，使盾构切口至支撑环、支撑环至盾尾都形成活体，增加了盾构的灵敏度，使其在施工过程中，对隧道的轴线控制更加方便，并使管片外弧碎裂和管片渗水等情况得以大大改善。
四、盾构施工技术
1盾构出洞
(1)洞门的凿除
盾构出洞前应将洞圈内800mm厚的地下连续墙(其结构形式为内外2排主筋和横向筋及连接筋)凿除，暴露出外侧的加固土体，然后开始正式推进施工。
洞门凿除时，先在洞圈内搭设钢制脚手架；在刀盘前加垫木板条，保护刀盘不在吊除混凝土块时被砸坏；在洞门内凿5个孔(均匀分布)，用来观察外部土体情况，若土体情况良好，则分块凿除洞门混凝土，先凿出内、外排钢筋，并割去内排钢筋，保留外排钢筋；在每块混凝土凿出1个吊装孔，清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块，然后按照先下后上的顺序逐块割断外排钢筋，吊出混凝土块。
洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体的流失量；由专职安全员进行全过程监督，由专人对洞口上的密封装置做跟踪检查，清除洞口内杂物、混凝土碎块，保护洞口密封装置。
(2)土体加固
洞门前土体加固采用φ800@600深层搅拌桩，深层搅拌桩和地下连续墙间的空隙用φ600的高压旋喷桩加固。加固平面尺寸为7.4m(宽)×25.4m(长)，桩深为18.197m，其中上部5.5m为弱加固区，其余为强加固区。土体加固后的强度qu≥0.8MPa。
2. 出洞施工参数的设置
(1)平衡土压设定
根据区间出洞段地质情况，通过水土合算公式计算得P=0.182MPa，经过水土分算(郎肯土压理论)，计算得Pa≈0.168MPa，考虑出洞阶段盾构需穿越加固的土体，因此初始平衡压力取0.175MPa。
在实际推进中，根据地面变形情况的反馈，平衡压力取值改为0.20MPa(根据水土合算公式，反推得在天津地质情况下，侧向静止平衡压力系数k0取值约为0.9～1.0。因此在今后的推进过程中，可用其来计算正面的平衡压力)。
图3为前100环的平衡压力。
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3. 推进施工
(1)隧道轴线的控制
本盾构千斤顶分上下左右4个区域，通过区域油压的调节，使所有千斤顶的合力与作用于盾构上的阻力的合力形成1对有利于控制推进轴线的力偶。
隧道轴线的位置是由盾构的水平和高程偏差来控制的，盾构应根据盾尾与成环管片的位置来调整偏移方向，即根据左右千斤顶及上下千斤顶的长度差来控制盾构的偏移量。
盾尾与成环管片的间隙理论上为45mm，实际施工中控制在±50mm内。由于盾构切口到盾尾的距离一般约为5m，盾构推进中，切口所处的位置即是随后盾尾将要到达的位置，因此控制好盾构的姿态对管片成环的轴线是至关重要的；而盾构的受力后靠是成环管片，因此成环管片的位置直接影响盾构的纠偏量，此外，盾构姿态不佳也导致盾尾对管片挤压，造成破损渗水。所以盾构姿态的控制和管片拼装控制是相辅相成的。
(2)地面变形的控制
①盾构推进引起的地面形变
当设置平衡压力P0小于实测土压力P1时，即平衡压力低于正面土压，造成超挖，地面将产生沉降；当P0＞P1时，即平衡压力高于正面土压，造成欠挖，地面将产生隆起。因此，应控制螺旋机转速或推进速度来控制盾构正面地面土体的变形。
②同步注浆引起的地面形变
管片在盾尾内进行拼装，管片直径为6.2m，而盾构的直径为6.39m，由此存在1个95mm宽的圆环，这就是盾构施工的建筑空隙。如果不填充这一建筑空隙，周围土体就会向此空隙移动，从而造成地面的沉降，因而在盾构推进中须采用同步注浆来充填建筑间隙。
每推进一环的理论建筑空隙为1.87m3，一般每环的压浆量为建筑空隙的150%～250%，泵送出口处的压力应根据不同深度和土质来控制，一般为0.3MPa左右。
浆液配比见表2，浆液稠度为9～11cm。
③地面监测
运用地面监测来反映地面变形，而地面变形信息是指导推进施工的重要条件之一，盾构推进参数需要根据地面变形信息来制定，因此必须及时而准确地进行反馈。
(3)管片拼装
隧道是由6块预制钢筋混凝土管片拼装而成，成环形式为小封顶纵向插入式。管片的拼装质量直接影响隧道最后的成形质量，因此管片在拼装过程中必须控制以下几点：
①在管片拼装过程中要严格把握衬砌环面的平整度，根据隧道轴线的坡度确定环面的超前量，并根据测量得出的管片椭圆度加以控制；
②严格控制管片成环后的环、纵向压密量；
③管片在做防水处理之前，必须对管片进行环面、端面的清理，然后再进行防水橡胶条的粘贴；
④在拼装过程中要清除盾尾处拼装部位的垃圾和杂物，同时必须注意管片定位的正确性，尤其是第一块管片的定位会影响整环管片成环后的质量及与盾构的相对位置良好度；
⑤根据整环测量的成果报告以及管片与盾壳间的间隙，及时、充分利用铰接装置等调整管片拼装的姿态；
⑥每块管片拼装结束后，伸出千斤顶并控制到所需的顶力，再进行下一块管片的拼装，从而完成一环的拼装；
⑦每块管片拼装后，及时调整圆环椭圆度至符合要求，再调整千斤顶的顶力，防止盾构姿态发生突变；
⑧严格控制环面平整度，控制相邻块管片的踏步，防止邻接块接缝处管片碎裂；
⑨控制环面超前量，经常检测管片圆环环面与隧道设计轴线的垂直度，当管片超前量超过控制量时，应用楔子给予纠正，从而保证管片环面与隧道设计轴线的垂直；
⑩控制相邻环高差，不超出允许范围；控制管片的旋转，及时纠正管片的旋转方向及旋转量。
成环管片由纵、环向螺栓连接，其连接的紧密度将直接影响到隧道的整体性能和质量。因此在每环管片拼装结束后，及时拧紧连接管片的纵、环向螺栓；在推进下一环时，应在千斤顶顶力的作用下，复紧纵向螺栓；当成环管片推出车架后，必须再次复紧纵、环向螺栓。
五、施工小结
1. 天津地铁1号线小白楼～下瓦房间区间隧道中心标高基本处在-9～-13m的粉质粘土层内，较适合盾构推进施工，但此段为第Ⅰ海相层和第Ⅱ陆相层，土层为交互状，上下土质软硬变化较大，局部土质砂性较强，因此，盾构在推进中受到一定程度的影响。
2. 根据盾构推进中实际测得的平衡压力，反馈演算出土的侧向静止平衡压力系数为0.9～1.0，用此值计算出的平衡压力与实际土压较为接近，便于控制地面的变形。
3. 盾构在此标高段内推进时，推力基本为10000～12000kN，推进速度以4cm/min左右较为合适。
地铁隧道工程范文4
关键词：城市地铁；隧道施工；监控；量测
Abstract: This paper describes the urban tunnel construction monitoring the process of measuring, monitoring measurement contents method, data acquisition and analysis, and after analysis treatment and the necessary calculations of urban tunnel construction to monitor the amount of measured data, forecasting and feedback, to ensure that the urban tunnel construction safety and tunnel stability.Key words: urban subway; tunnel construction; monitoring; measurement
中图分类号：U231+.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
监控量测是城市地铁隧道新奥法施工中的重要一环，监控量测的目的，归纳起来，是掌握围岩稳定与支护受力、变形的动态或信息，并以此判断设计、施工的安全与经济，它几乎伴随着施工的全过程[1 ]；具体来说，有以下几点：（1）对围岩动态和支护结构的工作状态作出正确的评价，利用监测的成果，优化设计，指导施工；（2）预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然；（3）为地下工程设计与施工积累资料；（4）为确定隧道安全提供可靠的信息；（5）量测数据经分析处理和必要的计算后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道稳定。
1监测流程
监控量测作为施工组织的核心内容之一被置于一个动态的管理体系之中，具体包括了监控、预测和反馈等几个主要阶段，监测工作流程示于图1所示。
图1监测流程
隧道施工的监测旨在反映施工中围岩动态变化的信息，据此判断围岩的稳定状态，以及所定支护结构参数和施工的合理性。结合本工程，根据我国《铁路隧道施工规范》[2]、《公路隧道施工技术规范》[3]，本项目根据实际情况分为以下几个量测项目：
1.1净空相对位移量测
隧道内壁面上两点连线方向的位移之和称为“收敛”，此量测项目为“收敛量测”。收敛值为两次量测的距离之差。收敛量测是隧道监控量测的重要项目，是隧道围岩应力变化的最直观的反映，可为判断隧道空间的稳定性提供可靠的信息；并可为二次衬砌提供合理的支护时机；所以收敛值是最基本的量测数据，应尽量准确，减少误差。监测量：净空收敛位移值；收敛稳定时间
1.2拱顶下沉量测
隧道拱顶内壁的绝对下沉量称为拱顶下沉值。拱顶下沉量测的目的是根据拱顶下沉速度和拱顶下沉值来判断围岩的稳定程度，和收敛量测一起为二衬提供合理的支护时机。 监测量：拱顶下沉值；拱顶下沉稳定时间。
1.3地表下沉及建筑物监测
隧道顶部地表沉降量测，是为了判定隧道对地面建筑物的影响程度和范围，并掌握地表下沉规律，为分析隧道开挖对围岩力学形态的扰动状况提供信息。在浅埋隧道施工中进行此项量测意义重大。建筑物监测是监测在隧道施工过程中是否对地面建筑物造成了重大影响而影响建筑物的使用，并以此修正爆破参数。 监测量：地表下沉值；下沉稳定时间。
1.4刚支撑内力量测
在Ⅴ级围岩中，隧道开挖后常需要采用各种刚支撑进行支护。量测围岩作用在刚支撑上的压力，对维护支架承载能力、检验隧道偏压、保证施工安全、优化支护参数等具有重要意义。监测量：应力应变值
2 监测方法
2.1 净空相对位移收敛和拱顶下沉量测
隧道净空相对位移是指隧道周边相对方向两个固定点连线上的相对位移值,它是隧道开挖所引起围岩变形值最直观的表现,对其量测采用隧道净空变化测定计（简称收敛计）进行。隧道周边收敛量测的测点和量测基线如图2所示。每种围岩类别各选择若干个比较有代表性的断面布置量测标志，Ⅳ级围岩按20m间距布点，Ⅴ及围岩按10m间距布点，收敛量测测点与拱顶下沉测点布置在同一断面。埋设测点时，先在测点处用人工挖孔，开挖孔深为30～50cm，孔径8～12mm的孔。在孔中填满水泥沙浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待沙浆凝固后即可量测。
图2 收敛及拱顶沉降测点布置
2.2地表下沉量测
在需进行量测的地表预埋设测点，定位基准点（不动点），并测得初值。以后每次测得的值与初值之差即为下沉值；用电子水准仪进行观测。测点布置见图3。
具体要求：
2.2.1观测应在水准仪及标尺检验合格后方可进行，且避免在测点和标尺有振动时进行；
2.2.2尽量选择在每一天同一时间进行观测，观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测点位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定。
图3下沉测点埋设
2.3刚支撑内力量测
在本隧道施工过程中主要进行格栅拱架进行初期支护，因此内力量测主要针对格栅拱架进行。隧道格栅拱架内力量测采用埋入式应变计进行，根据本工程段Ⅴ级围岩的实际情况，每个断面布置5～8对测点，布点图见图4；具体量测方法：把埋入式应变计固定在钢格栅上，用测试仪将读数调零；等喷浆过后即可量测，读得的应变值用虎克定律转换为内力。此方法操作简单、安全、使用方便。但要注意测线的保护，一旦测线被破坏，将不可修复。
图4 应变计埋设示意图
3 数据采集与分析
3．1 数据采集
任何现场量测都不可避免地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量测、采集数据时，应尽量减少各种误差。
3.1.1在隧道开挖后，尽可能早的埋设测点，并及时进行初次量测，以尽量测得变形与应力的初始数据。
3.1.2做到量测、采集数据专人专项负责，以减少随机误差。
3.1.3在使用精密水准仪进行洞内周边收敛位移量测时，通过左右尺读数控制系统误差。
3.1.4专项量测需制定专项记录表。对于手工记录资料要保存好原始记录表，对于智能式记录器要及时将量测数据导入电脑，以防丢失。
3．2 数据处理
现场量测数据应及时进行处理，绘制成位移、应力、内力和时间的关系曲线(或散点图)，曲线的时间横座标下应注明施工工序和开挖工作面距量测断面的距离，以便更准确的进行数据的回归分析，并对隧道的受力状态作出判断。
在进行数据处理过程中，对一些异常数据应根据测量误差的处理原则进行剔除，并及时进行复测校正[4，5]。
是最常用的位移数据分析方法，根据实际监测信息，对位移可选用下列函数之一进行回归分析。
3.2.1对数函数，例如：
（1）
3.2.2指数函数，例如：
（2）
3.2.3双曲函数，例如：
（3）
式中、为回归常数，为测点初读数后的时间(d)，为位移值(mm)。
图5正常曲线与异常曲线示意图
4 结 论
4.1监控量测是新奥法施工中的重要一环，监控量测的目的是掌握围岩稳定与支护受力、变形的动态或信息。
4.2城市地铁隧道施工监控量测包括：净空相对位移量测、拱顶下沉量测、地表下沉及建筑物监测、刚支撑内力量测。
4.3城市地铁隧道施工监控量测数据应及时进行处理，绘制成位移、应力、内力和时间的关系曲线，以便更准确的进行数据的回归分析，并对隧道的受力状态作出判断。
参考文献
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地铁隧道工程范文5
【关键词】地铁区间隧道；新奥法施工；风险分析；风险控制措施；层次分析法
0 绪论
随着我国国民经济的快速发展，城市化水平不断提过，城市交通拥堵日益成为影响人们生活和城市发展的重大问题。城市地铁因其运输量大、快捷、舒适、环保、安全等优点，使得发展以城市地铁为主干的公共交通网络成为解决城市交通问题的必然选择。我国城市轨道交通起步较晚，1965年7月北京开始修建第一条地铁线。20世纪90年代我国城市轨道交通才进入快速发展时期，至2020年，还将有3000千米、总投资超过1万亿元的线路规划建设，平均建设速度高达270千米/年，这在世界城市轨道交通发展中是史无前例的。
城市地铁工程同一般建设项目相比，具有投资大、工期长、专业多、涉及面广等特点，受不可预见的水文地质条件、社会环境、施工技术可靠度、经济发展程度等多方面因素的影响，面临着自然自然风险、技术风险、经济风险和环境风险等多种风险的工程建设项目。城市地铁建设中施工风险管理的意义是：在安全可靠、经济合理、技术可行的前提下，把城市地铁建设施工期间潜在的各类风险降到尽可能低的水平，以获得最大程度的建设安全与优质工程质量，控制工程建设投资，降低经济损失或人员伤亡，保证工程建设工期，提高风险管理效益。
1 土建施工风险识别
城市地铁区间隧道施工根据不同地段的工程地质、地表环境、场地条件等特征采用合适的施工方法。其中，新奥法是地铁区间隧道一种常用的施工方法，其基本原则是“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”。在土建施工过程中常见的风险有以下几方面。
1.1 塌方
塌方是地铁区间隧道施工过程中常见的现象，伴随施工整个过程由始至终。造成塌方的因素众多，不仅与项目自身土体条件、施工方法紧密相关，还与施工质量以及支护时机的把握有关：
（1）土体自稳能力差，而引起塌方现象；
（2）雨水、地下水渗入，使土体泡软，重量增大及抗剪能力降低，造成塌方现象；
（3）支护时机选择不当，使土体自身应力释放不充分或支护强度为达到规范要求，这是造成塌方的主要原因；
（4）区间隧道上部地面附近停放机具、材料，或由于动荷载的作用，引起支护结构失稳从而造成塌方；
（5）施工过程中由于失误造成地下管线断裂、泄露等不可控因素造成塌方现象；
（6）施工质量不满足标准要求，可能造成塌方现象。
1.2 涌水、涌砂现象
当区间隧道穿越细砂层、中粗砂层、卵石砾石地层时，因其透水性较强，易发生涌水、涌砂、局部静水压力过大现象，施工难度较大，易发生施工风险：
（1）伴随涌水、涌砂现象，导致掌子面稳定性降低，易发生拱顶和掌子面的坍塌。
（2）伴随涌水、涌砂现象，使混凝土附着力变差及锚杆锚固材料流失，造成支护质量降低。
（3）施工中，区间隧道的底部的含水比高，施工机械的走行扰乱基底使之泥泞化，造成作业效率和安全性降低。泥泞化显著的场合也会造成支护下沉等，对区间隧道的稳定性的影响是不能忽视的。
1.3 地下管线破坏
在城市地铁区间隧道土建施工中造成的地下管道断裂、地面坍塌事件，大部分都发生在地下管线渗漏并采用新奥法施工中：
（1）在区间隧道掘进方向附近有外来水（大多由具有一定渗漏水量的上、下水管道造成）的影响时，导致区间隧道内拱顶和掌子面土体变潮，进而发生渗水现象；
（2）由于渗漏水的积累，流水量在某一时刻会突然变大，砂、土会随水大量流入区间隧道；
（3）区间隧道前方及上方砂土流走，空洞即刻形成，上部雨污水管可能断裂，又造成大量新水补入，向区间隧道倾泻；
（4）此时，若加之区间隧道上部的动荷载作用，可能造成地层突然下陷，导致地下管线被切断；
（5）不规范施工，可能造成地下管线的破坏。
2 风险控制措施
针对城市地铁区间隧道新奥法施工存在的风险，加强工工艺管理与工序衔接控制，确保工程质量和工序紧跟。积极与指挥部以及监理单位、设计单位或咨询单位沟通，变更设计方案，规避风险；加强监控量测，必要时，与专业设计人员密切配合，采用力学反演技术及时修参。
2.1 针对塌方现象风险控制措施
（1）区间隧道施工行进中，严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则进行施工，严格控制地表沉降；
（2）严格控制施工每循环行进进尺，及时封闭仰拱，必要时封闭掌子面，减少工序间衔接时间；
（3）加强超前地址预报，先探后挖，探明前方土质和含水量情况，指导施工；
（4）控制初衬以及二衬时机，使土体自应力充分的释放；
（5）保证钢拱架强度，必要时候采取加密、加粗措施，规范施工；
（6）派专门巡视小组，发现问题及时反馈，及时采取措施。
2.2 针对涌水、涌砂现象风险控制措施
（1）开挖前，应采取降水或止水措施，甚至可以采取冻结法施工；
（2）采用地面深井降水，施工中辅以洞内轻型井点降水措施，施工作采用超前预注浆加固地层及掌子面喷射混凝土等施工方法，预防涌水、涌砂及局部静水压力过大现象；
（3）准备充足的排水机具，一旦发生涌水、涌砂及局部静水压力过大，立即强排，并喷射混凝土封闭掌子面，设置压浆管压浆堵水。
2.3 针对地下管线破坏风险控制措施
（1）施工前对区域地下管线进行充足调查，收集相关资料；
（2）施工前根据收集资料，邀请市政部门（地下管线管理部门）配合，联合对区域地下管线位置进行详尽勘测，并做好相关记录；
（3）适当减小施工步距，留置核心土，加快开挖与支护进度，当适当释放土体自应力后及时施作初次支护；
（4）对雨污水管，有条件进行关内施作套管，减少管线渗漏；对于开挖影响较大的管线，可采用管线改移法；
（5）加强巡视小组值班、监控测量，发现异常，及时反馈及时处理解决问题。
3 结语
由于区间隧道把各个独立的车站贯穿成为地铁交通线路，工程事故的扩散效应明显大于车站基坑工程，其施工风险较多、较大。为此，更需要进一步深化、细化对区间隧道的风险管理，以确保城市地铁工程能够保质、保量、按时完成，应且将一切损失降至最低。因此，此项研究具有重要意义。
【参考文献】
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[5]荆靖岚.地下轨道交通的施工安全风险管理[J].华中科技大学学报，2005，22（4）：44-46.
地铁隧道工程范文6
关键词：地铁区间隧道盾构机
成都市地铁一期工程为规划地铁一号线的红花堰至世纪广场段，正线全长15．15km，其中地下线长11．92km，高架及过渡段长3．23km。计有车站13座，车辆段及综合基地1处，控制中心1座，主变电所1座。
1环境条件
成都市地铁一期工程位于成都市中心南北主轴线和主要客运交通走廊内，沿线建筑物密集，商贸繁荣，交通十分紧张。线路途经火车北站、骡马市、市体育中心、天府广场、省体育馆、火车南站、行政广场、世纪广场等交通枢纽和主要客流集散点以及待开发的城南市级副中心和高新技术产业开发区。
2地质情况
成都市地铁一期工程沿线第四系地层广布，基岩埋藏较深，由北向南第四系地层厚度逐渐变薄．其厚度36．5-15m，自上而下有下列各层：
2．1人工填筑层(Q4ml)
2．2第四系全新统冲积层(Q4al)
上部为可塑粘土或粉质粘土、粉土，厚0．6～4．1m，北薄南厚。下部为卵石土，湿～饱和，稍密密实，厚2~10m。卵石成份为岩浆岩质、变质岩质，呈圆形、亚圆形，多为微风化，少为中等风化。卵石粒径一般为4-9cm，部分大于12cm，含少量粒径大于20cm的漂石。
2．3第四系上更新统冰水沉积、冲积层(Q3fgl+a1)
当其上无全新统(Q4al)覆盖时，一般具二元结构：上部为可塑粘土、粉质粘土，厚0．8~6．4m；下部为卵石土，饱和，—般中密—密实，少为稍密，厚7．0～15．om，北段沙河附近厚度大于25m，卵石呈圆形、亚圆形，岩浆岩质、变质岩质，多为微风化，少为中等风化，卵石粒径一般为5～8cm，部分大于15cm，由于冰水的携带作用，沉积了较多的大粒径砾石，据试验段地质详勘报告和全线地质咨询报告，现已发现最大粒径达到670nllrl，试验段卵石粒径分析表示：漂石(>200mill)：O～22．3％，卵石(20～200mm)：45．6％-74．6％，砾石(2—20mm)：3．1％-20．1％，砂粒(<2mm)：5．3％-38．1％。卵石单轴抗压强度65．5-184MPa，平均102．2MPa，极值为206MPa。在该层中还存在钙质胶结、半胶结的砾石层，硬度大，相当于C10-C20。
2．4第四系中更新统冰水沉积、冲积层(Q2fgl+al)
主要为卵石土，饱和，中密-密实。一般厚3~9m，最薄1．4m，局部大于15m，9陌成份为岩浆岩质、变质岩质，多为中等风化，具弱钙质胶结，粒径3-8cm，部分大于15cm，含少量大于20cm的漂石。
2．5白垩系上统灌口组(K2g)
泥岩，紫红色，泥质结构，中厚～厚层状构造，节理裂隙较发育，岩面埋深14-37m。
地下水主要赋存在卵石土中，水量极其丰富，渗透系数K=12．53-27．4m／d，枯水期地下水位埋深3—5m，丰水期2-4m。
3区间隧道施工方法的选择
施工方法对结构型式的确定和工程造价有决定性影响。施工方法的选定，一方面受沿线工程地质和水文地质条件、环境条件等多种因素的制约，同时也会对工程的难易程度、工期、造价、运营效果等产生直接的影响。
成都市地铁一期工程通过交通繁忙、客流集中、房屋密集、地下管线纵横地带，为减少地铁施工对城市交通和市民正常生活的干扰，宜采用暗挖法施工。
3．1矿山法
地铁区间隧道采用矿山法施工，是近年来为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的一种施工方法，也称浅埋暗挖法，目前在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。浅埋暗挖法施工工艺简单、灵活，并可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺，以达到安全、经济的目的。
根据线路纵剖面设计，该段区间隧道全部位于饱水的砂卵石地层中，隧道施工前必须在沿线超前进行施工降水，并且由于砂卵石土层松散，无胶结，本身无自稳能力，因此开挖前必须在拱部采用管棚进行超前支护，控制围岩的变形，防止隧道上方围岩坍塌。并通过管棚对地层进行注浆加固，使拱部砂卵石层得到胶结，形成注浆加固圈，以提高砂卵石层的自稳能力。施工时原则上应少扰动围岩，宜采用管超前、短台阶、短进尺，环形开挖留核心土，及时施作初期支护，并修建仰拱尽快形成封闭结构，勤量测及时反馈信息。并及时对初期支护背后进行回填注浆。
1992年施工的成都市顺城街人防工程盐市口地段，采用暗挖人行通道连接，其通道全长55．093m，开挖宽度5．8m，净高5．6m，隧道基底埋置深度为15m，顶部覆盖层厚度7．55m。其工程位于饱水、松散、无胶结的砂卵石地层中，施工中采用了松散围岩浅埋暗挖法，包括大面积井点降水、大管棚注浆超前加固、密排小管棚超前预支护及格栅支撑和模喷混凝土等技术，取得了成功。
成都市顺城街人防工程所处的地质条件及周边环境类似地铁暗挖区间隧道。因此，人行通道的建成是地铁区间隧道采用矿山法施工的一次成功的尝试，为地铁工程提供了十分宝贵的经验，也提出了工程中须解决的技术问题。人行通道施工时曾考虑了小导管超前注浆加固和长管棚超前注浆加固两种方案。小导管施工简单、灵活，无须大的钻机设备，可加快施工进度，费用较低。但根据多组小导管成孔的试验结果证明，在这种密实的的砂卵石地层中，用一般铁路隧道常用的凿岩机钻孔，成孔困难，由于卵石卡钻导致无法钻进，也无法插入钢管，故最终采用了潜孔锤冲击旋转跟管钻进成孔工艺，边钻进边跟管，形成旋转钻进，冲击跟管，岩芯管携出砂石之循环作业系统，采用大管套小管的长管棚方案，取得了成功。
成都市地铁一期工程区间隧道大部分地段通过中密～密实的Q3砂卵石地层，其卵石含量高，且大粒径卵石含量较多，经施工降水后，其地层较紧密，采用常规技术施作超前支护相当困难。因此，如何从设备及工艺上解决超前支护技术，并提高工效，降低造价是成都地铁一期工程能否采用矿山法作为区间隧道主要施工方法的关键及风险所在。根据国内其他城市地铁工程的经验，由于矿山法施工条件所限，往往工程质量控制较难，工程竣工后，衬砌开裂及渗漏水比较普遍。成都地铁区间隧道位于饱水的砂卵石地层，渗透系数大，地下水补给充足，因此，如何保证防水混凝土及防水板施工质量，避免地下水的渗漏，对于确保地铁运营安全和保护周围环境至关重要。
线路出红花堰站后将下穿3栋7层楼住宅房屋(条形基础)，铁路站场股道，随着线路向南延伸，还将穿过房屋群、两处河道段及火车南站站场股道。如前所述，采用矿山法施工必须在整个施工过程中实施降水，降水影响范围达到500m左右，由于在粘性土之下或卵石土层中存在饱和状的稍密-松散状态的砂、粉细砂土，因此沲工降水引起上覆土层的固结沉降对两侧浅基础房屋及地下管线将会带来一定的影响。由于成都地铁砂卵石土为松散、无胶结、无自稳能力的地层，因此暗挖沲工通过建筑物下方时，除要保证基础与隧道顶部之间有一定距离外，最主要的是要采取有效措施减少围岩变形，将其沉降量控制在不影响地面建筑物的安全和正常使用范围内。线路通过府河、南河段，由于受邻近车站埋深或既有建筑物的控制，隧道仍然在砂卵石中通过，因此在两处河道段采用矿山法施工在技术经济上是不现实的。
综上所述，根据全线的工程地质和水文地质情况、周围环境条件，目前推荐矿山法作为成都地铁区间隧道主要施工方法条件不成熟，但在区间隧道联络通道或渡线地段可采用矿山法施工。
3．2盾构法
盾构法是暗挖隧道施工中一种先进的工法。盾构法施工不仅施工进度快，而且无噪音，无振动公害，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用高精度厂制预制构件，机械化拼装，因而质量易于控制。盾构技术的发展，尤其是泥水式、土压平衡式盾构的开发、使之在松散的含水砂层、砂夹卵石层、高水压地层等所有地层中进行开挖成为可能，所以当工程地质和水文地质条件以及周围环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时，盾构法是较好的选择。上海地铁及广州地铁盾构施工的区间隧道工程质量优良、对城市环境影响小，所取得的成就令人瞩目。因此，地铁区间隧道采用盾构技术已成为发展的必然趋势。继以上两城市采用盾构技术之后，南京、北京、深圳地铁区间隧道，均采用了盾构法施工，目前工程正在实施之中。
3．2．1盾构机类型的选择
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，边防止开挖面土砂崩塌，边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工工法”，因此，盾构施工工法，是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大要素组成。选择盾构施工方法时，在充分掌握各种施工方法特点的基础上，根据工程的围岩条件，选择能保持开挖面稳定的机型，对于确保施工顺利和安全可靠至关重要；成都地铁通过地层为富水的松散、无自稳能力的砂卵石层，砾卵石含量高，且在隧道范围内可能存在随机分布的少量大粒径漂石，因此，所选择的盾构机，既要能确保开挖面的稳定，又能处理少量大粒径漂石。据调查，目前世界上已有相当数量的工程实例及相应的盾构机设备。
如瑞士的Grauholz隧道是—座长5．5km的铁路双线隧道，内径10．6m。通过地段地质十分复杂，由于冰河时代阿尔卑斯山的冰川汇人该地区，松散的土壤沉积物构成了该地区的整个地质构造：粘土、细砂、中砂及卵石，还可能遇到抗压强度高达200MPa，尺寸超过几米的大块砾石。由于隧道两端洞口区段由富含地下水的松散沉积物构成，中间段通过稳定岩层，盾构机选用直径为11．6m的混合式盾构，在松散地层中采用泥浆盾构的开挖方式，利用锚固在刀盘上的刀具切割大砾石，在岩层地段采用敞开式掘进方式。又如德国汉堡4座易北河公路隧道，隧道长3．1km，内径12．35m，隧道沿线遇砂、淤泥、冰河漂流物以及直径大于2m的大块漂石。隧道掘进采用直径14.2m的混合式盾构机，以泥浆支护其开挖面，完成了其中2561m地段的隧道工程。英国FyldeCoastal水利改建工程、加拿大Shcppald大街地铁隧道，成功的采用盾构机刀盘上的滚刀处理了地层中卵石。在日本，由于地质条件复杂，位于山地河流带多为砂卵石且含有大漂石地层。据不完全统计，在最大卵石粒径>400mm的砂卵石地层中，采用盾构法施工的工程实例见表1。由此表明在日本采用土压平衡式盾构或泥水式盾构在砂卵石且含有大粒径卵石地层中进行盾构隧道施工已有相当多的工程实例。
在自稳性差的饱水砂卵石地层中，为了保持开挖面的稳定应选择密封式盾构机，但究竟是选用泥水式盾构还是土压平衡式盾构机呢?下面将从开挖面稳定、大粒径漂石处理方式、排土设备、造价四个方面进行比较。
3．2．2开挖面的稳定
泥水式盾构是在盾构正面与支承环前面装置隔板的密封仓中，注入适当压力的泥浆，并与大刀盘切削下来的土体混合，经充分搅拌后形成高浓度的泥水，然后用排泥泵及管道输送至地面。由于有一定压力的高浓度泥水可在较短时间内使开挖面土体的表面形成透水性很低的泥膜，使泥水压力通过泥膜向土层传递，形成地层土水压力的平衡力。泥水盾构对地层扰动最小，地面沉降小(可控制在10mm)，易于保护周围环境，如广州地铁一号线黄沙—公园前地段，隧道通过饱水砂层、淤泥等软弱地层，地面有密集的明末清初旧房，地铁施工采用两台泥水式盾构，成功的完成了四个区间盾构隧道，地面沉降基本控制在10mm以内。因此采用泥水式盾构通过建筑和铁路股道，安全性高。
土压平衡式盾构是指在推进时靠由刀盘切削下来的土体使开挖面地层保持稳定的盾构。盾构的前端紧靠刀盘设置密封仓，盾构推进时，前端刀盘旋转切削土体，切削下来的土体进人密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面上的土、水压力相抗衡，使开挖面地层保持稳定。盾构在砂卵石地层中掘进时，因土的摩阻力大，渗透系数高，地下水丰富，单靠掘削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水、土压力；此外，由于土体的流动性差，使在密封仓内充满卵石土后，原有的盾构推力和刀盘扭矩常不足以维持正常推进切削的需要，密封仓内的碴土也不易于流人螺旋输送机和排出地面。因此，应向开挖面、土仓内、螺旋输送机内注人掭加剂(膨润土或高效发泡剂)，通过刀盘开挖搅拌作用，使注入的添加剂和开挖下来的土砂混合，而将泥土转变为具有流动性好和不透水的泥土，及时充满土仓和螺旋输送机体内的全部空间，通过盾构千斤顶的推力使泥土受压，与开挖面土压和水压平衡，以稳定开挖面。这类盾构称为加泥式土压平衡盾构。
由于土压平衡式盾构，可通过控制排土量或进土量，较好的维持正面水土压力的平衡，在水位高，含砂量大的地段，可加入添加剂，提高土砂的流动性和不透水性，以保持开挖面的稳定。由于它对不同的地层有较好的适应性，所以目前土压平衡式盾构机已占绝对优势，国内地铁绝大多数选用土压平衡式盾构机施工区间隧道，均取得了较好的效果。与泥水式盾构相比，在砂、砾石层中掘进时，只需加适当的添加剂，就能保持开挖面的稳定，但省去了分离设备，因而加泥式土压平衡盾构的出现是盾构法技术的一大进步。
3．2．3大粒径漂石处理力式
成都地铁区间隧道主要通过Q3，砂卵石地层，根据试验段地质详勘资料分析及全线地质咨询报告，漂石占0-22．3％(重量比)，已发现最大漂石粒径670mm，在局部地段大粒径漂石富集成群，因此，无论选用何种盾构机，都有大粒径漂石破碎问题。
由于泥水式盾构是采用排泥管和排泥泵进行出土，—般可以连续输送的砾石长径应小于排泥管直径的1／3。通常排泥管直径为100-200mm，因此被排除的砾石直径最多为50-70mm。试验段地质详勘资料表明，在Q3层中粒径大于80~60mm的漂卵石，达到了2．4-75．7％(平均达31．61％)，也就是说，在排泥管之前有较多数量的石块需进行破碎，从目前掌握的资料可有两种处理力式。
①工作面破碎+机内破碎
在工作面利用刀盘上布置的滚动刀将大粒径的漂石破碎至300-400mm，然后通过刀盘上的开口将卵石土放进机内进行第二次破碎，其破碎设备可放在压力仓内，也可设在后方排泥管之前，将砾石再次破碎后，才进入排泥管。
②工作面破碎+砾石分级
工作面刀盘上的滚刀将大粒径漂石进行第一次破碎之后，利用在压力仓与排泥管之间设置的旋转式分级器进行砾石分级处理，将粒径大于50—70mm的砾石分离出来，采用斗车等运输工具运至洞外。
因此，在含有大粒径砂卵石地层中采用泥水式盾构，需要对砾石进行两次处理，出土效率必然降低。
(2)加泥式土压平衡盾构
加泥式土压平衡盾构是采用螺旋输送器进行排土，由于配备的螺旋机直径受到盾构机尺寸的限制，所以可能排除的卵石直锄；受到限制，如中轴式螺旋输送器直径为700mm时，通过最大砾石粒径为250mm，采用带式螺旋输送器虽然可以连续排除砾石的粒径要大得多，但是对于少见>600mm的漂石输送亦有困难，所以仍需利用刀盘上的滚刀将大粒径的漂石破碎至300～400mm左占，然后通过刀盘上的开口放进机内后采用带式螺旋输送器排土，所以采用加泥式土压平衡盾构只进行一次破碎，且破碎的数量较少，出土效率高。
3．2．4排土设备
(1)泥水式盾构
泥水式盾构是通过排泥管和排泥泵将土石送至地面泥浆处理场，经分离后的泥浆再通过送泥管输送至工作面。由于开挖下来的石土为砂卵、碎土石，对排泥管和泵的摩耗较大。在管路弯曲部位或盾构机不可能更换的部位，应采取厚管壁管道等措施。排泥泵的能力必须能确保所需的流量和扬程，还必须确保碴土中的固体物能够顺利通过。
(2)加泥式土压平衡盾构
排土设备可选择中轴式螺旋输送器或带式螺旋输送器。中轴式螺旋输送器可连续排除石块的粒径受限，但是止水性和耐压陛较好。带式螺旋输送器可排除400mm石块，但止水性差。为解决带式螺旋输送器产生土砂喷发现象，除加人添加剂外，可在输送器上加设滑动闸门、锥阀等止水装置，或采用两段带式螺旋输送器来解决。
3．2．5设备费用
泥水式盾构需配置庞大的泥浆分离设备，费用高，占地面积大。成都地铁拟定的盾构始发井地段难以找到其场地。加泥式土压平衡盾构开挖出来的含部分添加剂的土石如不进行处理，则可省去大笔分离设备费用和场地。两者相比较加泥式土压平衡盾构机设备费用低。
3．2．6推荐采用的盾构机类型
(1)技术经济比较
以下从十一个方面对泥水式盾构和加泥式土压平衡盾构进行比较(表2)
表2泥水式盾构与加泥式土压平衡盾构优缺点比较
(2)类似工程经验
